Установка для измерения усилий резания мясопродуктов

(21) (22) (46) (71) тут (72) ический инсти ищевои пр М.Н,Климе оломаха и 621.926.7 Даурский материал сть, 1980 енностиК.Н,КуюБалык8) ко И.В 088 53) и др. Резание пиПищевая промышв,щевыхлени ЗМЕРННИЯ УСИЛВ.осится к устусилий еза ройр ния ов при,диПелью ение точ одукт зания повыш изменении режимовтик режущего орржит станину 1,ом и игате кт СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ И П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ И РЕЗАНИЯ МЯСОПРОДУКТО (57) Изобретение отн ствам для измерения твердообразных мясоп намических режимах р изобретения является ности измерений при резания и характерис гана, Установка соде платформу 2 и стойку платформе расположен 4 с регулируемым числом оборотов иприводной вал 5 со съемной головкой6 и сменными режущими ножами. На подвижной каретке 9 стойки смонтировандатчик сил 11, состоящий из двухфланцев с расположенными между нимичетырьмя упругими стальными пластинами, имеющих наклеенные на них тензодатчики. К наружному фланцу датчика прикреплена втулка прнспособле"ния для ввода образца в зону резания. Движение штока приспособлениясогласовано с положением вращающегося ножа относительно оси датчика сил.Каретка 9 с датчиком сил 11, платформа 2 и стойка 3 могут смещаться посоответствующим направляющим, чтопозволяет изменять угол встречи лезвия ножа с образцом мясопродукта вшироких пределах, Возникающие прирезании мяса усилия воспринимаютсядатчиком сил н через усилитель фиксируются на регистрирующем приборе.1 з.п. ф-лы, 7 ил .10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Тахометр 8 предназначен для контроля частоты оборотов приводного вала со сменной головкой.На стойке 3 установлена подвижная каретка 9 с приспособлением 10 для подачи образца продукта в зону резания и датчиком сил 11. Винтовой механизм 12 предназначен для смещения каретки с датчиком сил по вертикальным направляющим стойки 3. Изобретение относится к устройствам для измерения усилий. резаниятвердообразных мясопродуктов придинамических режимах резания и пред.назначено для использования в мяснойпромьпиленности,Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении режимов резания и характеристик режущего органа.На фиг. 1 показана схема установки, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, видсверху; на Фиг. 3 - схема датчикасил и устройства для подачи образцав зону резания на Фиг. 4 - сечениеА-А на Фиг. 3; на фиг. 5 - сечениеБ-Б на фиг, 4; на фиг. 6 - схемасинхронизации работы приспособленияввода образца в зону резания с вращением ножей; на фиг. 7 - схема системы запуска устройства для вводаобразца в зону резания,Установка для измерения веЛичиныусилий резания мясопродуктов включаетв себя станину 1, на которой расположены наклонная платформа 2 и стойка 3. На платформе смонтированэлектродвигатель 4 и приводной вал5 с блоком подшипников.На приводном валу установленасменная головка 6, которая состоит извтулки с закрепленным на ней с помощью накидной гайки режущим ножоми центральным отверстием для посадкиголовки на приводной вал.Головка 6 сбалансирована с помощью балансировочных грузов, Режущаякромка ножа выбирается с учетом условий проведения эксперимента и может иметь форму прямой линии, логарифмической спирали, эвольвенты, ломаной линии и др.Число оборотов электродвигателяпривода изменяется плавно в широкихпределах. Движение от электродвигателя к приводному валу передаетсячерез клиноременную передачу 7. Платформа 2 и стойка 3 имеют воэможность смещаться по направляющим 13 станины и Фиксироваться на них, Датчик сил 11 состоит из наружного фланца 14 и внутреннего фланца 15 с расположенными между ними четырьмя дугообразными упругими элементами 16.При этом упругие элементы закрепленыона фланцах под углом 90 один .относительно другого симметрично относительно оси датчика и выпуклой стороной внутрь (по тороидальной поверхности), В местах перегиба на упругие элементы с обеих сторон наклеены в направлении продольной оси приспособленин тензодатчика 17.Приспособление 10 для ввода образца в зону резания состоит из втулки 18, закрепленной на наружном фланце датчика сил и предназначенной для направления движения образца и передачи усилия от образца на датчик сил,и штока 19, шарнирно соединенного с поршнем и предназначенного для передачи усилия от пружин О на поршень 10, Гайка 21 предназначена для ограничения хода штока, крепления пружин. и передачи усилия на шток 19, Вторые концы пружин 20 закреплены на каретке 9. Направляющие 22 и 23 установлены на каретке и служат для уравновешивания тяжести приспособления, гашения ударной нагрузки, ориентации движения штока 19 со шпонкой 24.Фиксатор 25 подпружинен и приводится в действие от электромагнита 26, закрепленного на корпусе направляющей 23, и предназначен для фиксации (расфиксации) штока 19 в крайнем левом (взведенном) положении.Система запуска приспособления для ввода образца в зону резания состоит из путевого бесконтактного переключателя 27 серии БВК, промежуточных реле К, и К, электромагнита 26 серии ЗВ концевого выключателя 28 типа ВК и двух кнопочных выключателей 29 и 30, Балансировочные грузы 31 закреплены на хвостовиках режущих ножей сменной головки 6.Кроме того, на чертеже Ьбозначены следующие узлы установки: узел тиристорного преобразователя устройства 32 с непосредственной связью, пульт управления 33 системы пуска приспособления для подачи образца в зону резания,.тенэоусилитель 34 и регистрирукнций прибор (осциллограф) 35,14651 соединенные соответствуюгцими связями с узлами установки,Для регулирования скорости вращения электродвигателя 4 предусмотре 5но тиристорное преобразовательноеустройство 32 с непосредственной связью. С помощью электрокабеля 36 оносвязано с двигателем 4 привода установки. На внешней панели устройства32 предусмотрены выключатели и ручкирегулирования.Установка работает следующим образом.На приводном валу 5 установки закрепляется сменная головка 6 с ножоми балансировочным грузом 31. При этомнож должен обладать необходимыми дляисследований конфигурацией лезвия,углом заточки и толщиной, 20Затем платформа 2 и стойка 3 смещаются в направляющих 13 станины ификсируется так,чтобы расстояниемежду торцовыми поверхностями ножаи датчика сил было равным 0,002 м. 25Если нож имеет переменное значениеугла скольжения по длине лезвия, тоустановка позволяет выбрать необходимый угол встречи лезвия с продуктомисходя из параметров ножа и за счетизменения расстояния между осямиприводного вала и датчика сил путемсмещения наклонной платформы 2 внаправляющих 13 станины относительно стойки 3, подъема (опускания) подвижной каретки 9 с датчиком сил повертикальным направляющим стойки 3с помощью винтовой пары 12 и измене"ния угла наклона платформы.Шток 19 приспособления для вводапродукта в зону резания вручную загайку 2 1 оттягивается в левое крайнее положение до щелчка пружинногофиксатора 25. Контакт концевого выключателя 28 закрывается при крайнем. 4 блевом положении штока 19.Затем вырезанный о форме сечения втулки 18 и термостатированныйобразец мясопродукта (диаметр 0,025 ми высота 0,05 м) устанавливается вприспособлении для ввода продуктав зону резания такг чтобы он полностью вошел во втулку.и зафиксировался на крючьях поршня приспособления.Включается привод и устанавливается необходимая для опыта частотаоборотбв ножевой головки. При этомчастота вращения приводного валаконтролируется тахометром. На пульте Г)6управлеггия нажггмается кнопочный вы - ключатель 30. При этом замыкается катушка реле К и питание подается на путевой бесконтактный переключатель серии БВК. При очередном прохождении ножа через щель якоря переключатель замыкает катушку реле К, которое подает питание на электромагнит 26 серии ЭМ, Сердечник электромагнита соединен с подпружиненным фиксатором 25 и утапливает фиксатор. Шпонка 24 штока 19 освобождается и под действием усилия растянутых пружин 20 шток 19 выталкивает образец продукта на 0,02 м в зону резания. При этом выход образца в зону резания должен быть осуществлен за время одного оборота ножа. С этой целью, учитывая время срабатывания электромагнита и механической системы, путевой бесконтактный переключатель 27 крепится к стойке 3 так, чтобы угол опережения (угол между радиусом точки лезвия, проходящей через центр образца и горизонтальгго) составил 45. Схема синхронизации подачи образца в зону резания и вращения ножа работает до скорости резания 50 м/с при ножах с радиусом 0,20 м.При увеличении радиуса ножей можно повысить диапазон скоростей резания при исследовании усилий резания.При рабочем ходе штока 19 поршень 10 выталкивает часть образца на 0,02 и за наружную торцовую плоскость фланца втулки 18, Крючки на поршне 10 удерживают остальную часть образца внутривтулки. Энергия удара и вибрации штока при его движении га.- сятся с помощью втулки на направляющих 22, Поскольку шток 10 выполнен с зазором во втулке, то его энергия не передается на датчик сил и не вызывает в нем никаких возмущений, Время выброса образца должно быть меньше интервала полного оборота ножа и регулируется количеством пружин 20 и натяжением их с помощью гайки-барабана 21. Нож, вращающийся с заданной скоростью, отсекает выдвинутую часть образца. Усилие резания воспринимается жестко закрепленной на датчике сил втулкой 18 и передается на упругие органы. Они прогибаются пропорциональ. но силе резания. Величина деформации5 14651наружных слоев упругих элементов воспринимается тензодатчиками. При этомсопротивление тензоцатчиков электрическому току изменяется и в диагона 5ли измерительного моста Уитстона появляется сигнал . Этот сигнал черезтензометрический усилитель подаетсяна регистрирующий прибор, напримерфиксирующий осциллограф, и записывается. По тарировочным прямым этизначения сил расшифровываются и определяется общая величина силы резания. Сравнивая их значения при различных параметрах режущих органов, 15скорости резания и температуры образца, можно определить оптимальныепараметры процесса резания и конструировать соответственно режущие органы машин. 20Для предотвращения перерезанияножом образца, не вышедшего на заданную длину из приспособления подачи образца в зону резания, путевойбесконтактный переключатель 17 устанавливается на направляющей приводной платформы 2 с определенным угломопережения с тем, чтобы время, закоторое нож повернется на угол опережения, было меньше времени срабатывания системы привода приспособлениядля ввода образца. Для обеспеченияизмерения усилий резания при скорости резания 40 м/с путевой бесконтактный переключатель 29 устанавливаетсяопод углом 45. к вертикали в сторонуопережения относительно направления.вращения ножа. На приводном валу закреплен стальной пластинчатый сектор28 так, чтобы его плоскость вращенияравномерно отстояла от боковых по-,верхностей паза переключателя 29.Угол наклона центральной оси сектора28 и угол наклона радиуса резания -ножа к плоскости платформы 2 обычно 45должен совпадать,Для проведения нового опыта необходимо остановить привод, отвести вкрайнеелевое положение шток 19,вставить во втулку приспособления 10 5 Ообразец продукта и включить приводножевой головки. Далее цикл работына установке повторяется.Применение в предлагаемой установкв сменной головки с ножами позволяет проводить исследования сил резанияв широком диапазоне изменения характеристик режущих органов, таких какугол встречи лезвия с продуктом,06угол заточки, шероховатость поверхностей граней клина, толщина лезвияи т.д,Более жесткие пластинчатые ножипри вращении не вибрируют по длине,как гибкая стальная лента в установке-аналоге.Возможность исследования процесса резания мясопродуктов сменныминожами позволяет приблизить измерение усилий резания к условиям работы режущих органов реальных машин.Использование приспособления дляввода образца в зону резания позволяет проводить измерения усилий резания при постоянных скоростях резания в диапазоне величин скоростей до5 м/с с синхронизацией вращения режущего органа и ввода продукта в зонурезания.Использование комбинированногодатчика сил позволяет исключить ошибки в определении составляющих сил резания и проводить замеры усилий, возникающих непосредственно в зоне резания, в то время как тангенциальнаясоставляющая силы резания вызываетчастичный перенос каретки в установке-аналоге, а следовательно, оказывает влияние на определение величинынормальной составляющей силы резания.Кроме того, на усилие смещения подающей каретки в аналоге оказывают влияние такие случайные факторы, какперенос каретки под действием силытяги, состояние трущихся поверхностей в направляющих каретки и блокаупругого элемента, количество движения каретки и т.дЧисло опытов по измерению усилийрезания мясопродуктов на опытном образце предлагаемой установки приподготовленных трафаретках на экраносциллографа, образцах продукта ирежущих ножей равно 30 измерений вчас. При использовании электромагнита для отвода штока приспособленияподачи образца в крайнее левое полокение и применении фотоприставки дляфиксации опытных данных с экрана ос-циллографа число измерений можно довести до 50-60 в час. Формула изобретенияУстановка для измерения усилий резания мясопродуктов, содержащая станину с закрепленными на ней режущим органом с приводом, датчик сил и7 14651 блок измерения и регистрации усилий резания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтос целью повышения точности измерений при изменении режимов ре 5 эания и характеристик режущего органа, она снабжена установленной на станине стойкой; на которой смонтированы режущий орган, датчик сил и дополнительно приспособление для ввода в 10 зону резания исследуемого образца, при этом режущий орган выполнен в виде съемной головки со сменными ножами различного профиля, датчик сил в виде четырех дугообразных упругих металлических пластин, имеющих на обеих сторонах каждой из них тензодатчики, попарно обращенных одна к другой выпуклыми поверхностями и соединенных по концам посредством флан О . цев во взаимно перпендикулярных плоск костях, при этом один из фланцев по-06средством подвижной каретки соединен со стойкой, а другой обращен к режущему органу.2. Установка по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что приспособление для ввода в зону резания исследуемого образца выполнено в виде направляющей втулки, торцом прикрепленной к фланцу датчика сил, обращенного к режущему органу, и в полости которой смонтирован толкающий исследуемый образец поршень с шарнирно закрепленным подпружиненным штоком, имеющим ограничитель хода и фиксатор его исходного положения.3. Установка по п, 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что привод режущего органа выполнен в виде асинхронного электродвигателя с тиристорным регулятором частоты вращения выходного вала.Губаревюкова Корректор С.Шекмар едактор Н,Горн аказ 861/11 Тирах 544НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Ж-.З одписное зобретениям Раушская н ский комбинат "Патент", г. Упгород, ул. Гагарина, 1 О роизводствен з Составител Техред Л.С открытиям при ГКНТ ССС д. 4/5